【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采空区遗煤自燃抑制，具体而言，涉及一种气液两相流防治疏放水后采空区遗煤自燃方法。
技术介绍
1、现有的矿井都存在自然发火危险，矿井火灾事故起因90％以上都和煤炭自燃升温相关。火灾事故的发生给煤矿经济利润以及人员安全带来巨大的损失和威胁，因此防治煤炭自燃是煤矿日常工作的重中之重。
2、煤层开采垮落后，采空区裂隙带会波及甚至进入上覆含水层，会导致采空区存在大量积水；采空区防灭火技术和生活用水会进一步增加采空区积水量。采空区积水的存在会用引发临近工作面突水事故，为了矿井安全工作，需要对部分积水采空区开展探放水工作。长期以来的研究表明水浸风干煤比原煤更加容易自燃，且采空区积水排出后发生水气置换现象，采空区的漏风加剧氧气浓度上升，综上所述，采空区探放水后水浸遗煤具有更大的自燃危险性，此类采空区自燃更应该得到足够的重视。目前国内外常用的矿井防灭火措施主要有均压通风防灭火技术、三相泡沫防灭火技术、注浆防灭火、阻化剂防灭火技术与惰性气体防灭火等。但上述技术对于水浸采空区疏放水后遗煤自燃问题的应用受限，防灭火效果也不甚理想。
3、本专利技术综合了氮气防灭火、阻化剂防灭火、细水雾防灭火三种技术，利用氮气的携带作用和钻孔将阻化剂细水雾带入采空区，阻化细水雾可以覆盖到煤的表面起到隔绝氧气起到阻化水浸遗煤的作用，随着氮气注入采空区，采空区内外的压差减小从而减少漏风量，氮气注入还可以稀释氧气的浓度，该技术可以从上述多个方面抑制采空区探放水后遗煤自燃现象。
技术实现思路
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2、本专利技术实施例提供了一种气液两相流防治疏放水后采空区遗煤自燃方法，包括有以下步骤：
3、s1、确定钻孔位置及数量：根据矿井井下结构图得出距离采空区积水区域位置最近的巷道，由此巷道向采空区积水区域施工水平钻孔；
4、s2、阻化溶液配制：根据测试，细水雾喷嘴每小时将150l氯化钙溶液转换为雾滴喷入采空区，每个钻孔持续注入12个小时氮气阻化细水雾效果最佳；
5、s3、细水雾系统组装：成雾系统由气体管路、液体管路、细水雾喷嘴组件构成，气体管路由注氮管路、气体压力表、气体流量计组成，液体管路包括液体流量计、液体压力表、注浆泵、水箱；利用8mm防爆管将气体管路和液体管路与细水雾喷嘴进行连接，并检查气密性后，再将带细水雾喷嘴的圆管连接到钻孔的套管上；
6、s4、成雾系统的运行：系统运行过程中，先通入气体再通入液体，持续成雾12小时以上；
7、s5、钻孔的封孔：待喷雾结束后，按照注浆泵、注氮管路的顺序依次关闭，拆卸带有细水雾喷嘴的圆管，利用4寸的铁管将温度传感器和取气束管通过钻孔送入采空区后，在钻孔口处插入注浆管，泵入速干水泥封堵孔口；
8、s6、阻化效果的检验：利用放入钻孔内的温度传感器和取气束管，采集采空区内部的温度数据和气体数据，气体主要监测o2、co2、n2，若发现采空区内部并未持续升温而且标志性气体浓度也未有明显变化，说明长期水浸采空区疏放水后遗煤自燃现象得到了抑制。
9、在上述实现过程中，本专利技术利用钻孔注入氮气阻化细水雾，以此来解决采空区探放水后长期水浸遗煤自然发火的问题，在多种因素作用下疏放水后采空区内水浸遗煤的自燃危险提升，同时单一的防灭火措施针对此类自燃采空区存在诸多的弊处，结合氮气、阻化剂、细水雾三种防灭火技术措施的优点，利用氮气的携带作用和钻孔将阻化剂细水雾带入采空区，阻化细水雾可以覆盖到煤的表面起到隔绝氧气起到阻化水浸遗煤的作用，随着氮气注入采空区，采空区内外的压差减小从而减少漏风量，氮气注入还可以稀释氧气的浓度，可以从上述多个方面抑制采空区探放水后遗煤自燃现象，并且由于氮气阻化细水雾的成本相对较低，可以一定程度降低矿井灭火的成本。
10、在一种具体的实施方案中，所述s1中的钻孔要使得喷雾在垂直雾流方向上覆盖半径10米的圆，且巷道内部进行钻孔的时候，间隔15米打一个钻孔；以及因巷道与采空区相邻，每个钻孔的长度一般在15米左右。
11、在上述实现过程中，为了实现大面积的喷雾处理，并且能够有效的对采空区进行覆盖喷雾，实现对钻孔的距离和深度进行设定。
12、在一种具体的实施方案中，所述s1中的钻孔配套设施安装，提高细水雾喷嘴的安装以及钻孔的稳定，在钻孔钻入一段距离后下4米套管，利用锚杆固定套管后注入浓度大于0.7的浆液，待返浆后凝固24小时，利用钻机扫进一米，耐压实验合格后继续钻孔直至到达采空区，靠近钻孔口处的套管这一端应加装法兰盘。
13、在上述实现过程中，通过套管的设定便于对钻孔进行支撑，提高后续钻孔的安全性和强度，且设有法兰盘便于后续对其他设备进行连接。
14、在一种具体的实施方案中，所述s2中的氯化钙溶液因为井下的容器限制和氯化钙溶解产热，需要提前配制一定量的氯化钙溶液，并且冷却到室温，以及在配置过程中应保证氯化钙完全溶解，然后密闭保存。
15、在上述实现过程中，通过提前配置氯化钙溶液，可以减少在巷道内部配置过程中发生的空间不足，以及配置过程中的散热问题的影响。
16、在一种具体的实施方案中，所述s3中在成雾过程中细水雾喷嘴的出口与钻孔平行，且将细水雾喷嘴固定在带有法兰盘的圆管上，且在圆管上留有放水管放出液化水，防止水流影响成雾效果；所述注氮管路由矿上人员提前铺设到钻孔附近。
17、在上述实现过程中，吸水雾喷嘴与钻孔平行，便于雾化喷出氯化钙溶液，且法兰盘连接的圆管，便于拆卸和安装，以及放水管用于放出液化水，防止水流影响成雾效果，且注氮管路提前铺设，便于施工过程中的直接利用。
18、在一种具体的实施方案中，所述s4中成雾系统运行前将氯化钙溶液过滤，防止沉淀物损坏细水雾喷嘴，保证雾化效果需要调节成雾系统的运行参数，影响成雾效果的因素主要有气体和液体的流量及压力，参数设置如下：氮气的压力为0.5mpa，流量为120l/min；液体压力0.3mpa，溶液流量为150l/h。
19、在上述实现过程中，氯化钙溶液中会存在有杂质颗粒，容易造成细水雾喷嘴堵塞，这样就需要对氯化钙溶液进行过滤处理，以及通过调节气体和液体的流量和压力，提高成雾效果。
20、在一种具体的实施方案中，所述s5中的钻孔在没有放置监测措施的时候，直接用速干水泥封孔，避免通过钻孔向采空区漏风。
21、在上述实现过程中，对于不需要进行监测的钻孔，直接进行封孔处理，防止漏风。
22、在一种具体的实施方案中，所述钻孔的内部填充安装有套管，所述套管一端通过法兰盘连接安装有圆管，所述法兰盘之间填充有橡胶软垫，所述圆管的一端内部安装有细水雾喷嘴，所述细水雾喷嘴的两侧分别连通有气体管路和液体管路，所述圆管的一侧连本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气液两相流防治疏放水后采空区遗煤自燃方法，其特征在于，包括有以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种气液两相流防治疏放水后采空区遗煤自燃方法，其特征在于，所述S1中的钻孔要使得喷雾在垂直雾流方向上覆盖半径10米的圆，且巷道内部进行钻孔的时候，间隔15米打一个钻孔；以及因巷道与采空区相邻，每个钻孔的长度一般在15米左右。
3.根据权利要求1所述的一种气液两相流防治疏放水后采空区遗煤自燃方法，其特征在于，所述S1中的钻孔配套设施安装，提高细水雾喷嘴(4)的安装以及钻孔的稳定，在钻孔钻入一段距离后下4米套管(1)，利用锚杆固定套管(1)后注入浓度大于0.7的浆液，待返浆后凝固24小时，利用钻机扫进一米，耐压实验合格后继续钻孔直至到达采空区，靠近钻孔口处的套管(1)这一端应加装法兰盘(2)。
4.根据权利要求1所述的一种气液两相流防治疏放水后采空区遗煤自燃方法，其特征在于，所述S2中的氯化钙溶液因为井下的容器限制和氯化钙溶解产热，需要提前配制一定量的氯化钙溶液，并且冷却到室温，以及在配置过程中应保证氯化钙完全溶解，然后密闭保存。
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6.根据权利要求1所述的一种气液两相流防治疏放水后采空区遗煤自燃方法，其特征在于，所述S4中成雾系统运行前将氯化钙溶液过滤，防止沉淀物损坏细水雾喷嘴(4)，保证雾化效果需要调节成雾系统的运行参数，影响成雾效果的因素主要有气体和液体的流量及压力，参数设置如下：氮气的压力为0.5Mpa，流量为120L/min；液体压力0.3Mpa，溶液流量为150L/h。
7.根据权利要求1所述的一种气液两相流防治疏放水后采空区遗煤自燃方法，其特征在于，所述S5中的钻孔在没有放置监测措施的时候，直接用速干水泥封孔，避免通过钻孔向采空区漏风。
8.根据权利要求1所述的一种气液两相流防治疏放水后采空区遗煤自燃方法，其特征在于，所述钻孔的内部填充安装有套管(1)，所述套管(1)一端通过法兰盘(2)连接安装有圆管，所述法兰盘(2)之间填充有橡胶软垫(3)，所述圆管的一端内部安装有细水雾喷嘴(4)，所述细水雾喷嘴(4)的两侧分别连通有气体管路(19)和液体管路(18)，所述圆管的一侧连通有放水管(5)，所述放水管(5)的内部安装有液体阀门(6)。
9.根据权利要求8所述的一种气液两相流防治疏放水后采空区遗煤自燃方法，其特征在于，所述成雾系统中包括有水箱(7)，所述水箱(7)用于存储氯化钙溶液，所述成雾系统由气体管路(19)、液体管路(18)、细水雾喷嘴(4)构成，所述液体管路(18)中包括液体流量计(9)、液体压力表(10)、注浆泵(11)，所述注浆泵(11)通过管道抽取所述水箱(7)中的氯化钙溶液，所述液体流量计(9)和所述液体压力表(10)安装在所述注浆泵(11)的管道上，所述气体管路(19)包括有注氮管路(12)、气体压力表(13)和气体流量计(14)，所述注氮管路(12)的管道上安装有所述气体压力表(13)和所述气体流量计(14)。
10.根据权利要求8所述的一种气液两相流防治疏放水后采空区遗煤自燃方法，其特征在于，所述S5中的钻孔的封孔在所述套管(1)的端部泵入速干水泥(15)，所述速干水泥(15)的嵌入安装有铁管(16)，所述铁管(16)的内部贯穿安装有测温导线(17)和集气束管(8)，所述测温导线(17)用于对所述套管(1)内部的温度传感器进行供电，所述集气束管(8)用于对所述套管(1)内的取气束管进行连通，实现输送气体。
...【技术特征摘要】
1.一种气液两相流防治疏放水后采空区遗煤自燃方法，其特征在于，包括有以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种气液两相流防治疏放水后采空区遗煤自燃方法，其特征在于，所述s1中的钻孔要使得喷雾在垂直雾流方向上覆盖半径10米的圆，且巷道内部进行钻孔的时候，间隔15米打一个钻孔；以及因巷道与采空区相邻，每个钻孔的长度一般在15米左右。
3.根据权利要求1所述的一种气液两相流防治疏放水后采空区遗煤自燃方法，其特征在于，所述s1中的钻孔配套设施安装，提高细水雾喷嘴(4)的安装以及钻孔的稳定，在钻孔钻入一段距离后下4米套管(1)，利用锚杆固定套管(1)后注入浓度大于0.7的浆液，待返浆后凝固24小时，利用钻机扫进一米，耐压实验合格后继续钻孔直至到达采空区，靠近钻孔口处的套管(1)这一端应加装法兰盘(2)。
4.根据权利要求1所述的一种气液两相流防治疏放水后采空区遗煤自燃方法，其特征在于，所述s2中的氯化钙溶液因为井下的容器限制和氯化钙溶解产热，需要提前配制一定量的氯化钙溶液，并且冷却到室温，以及在配置过程中应保证氯化钙完全溶解，然后密闭保存。
5.根据权利要求1所述的一种气液两相流防治疏放水后采空区遗煤自燃方法，其特征在于，所述s3中在成雾过程中细水雾喷嘴(4)的出口与钻孔平行，且将细水雾喷嘴(4)固定在带有法兰盘(2)的圆管上，且在圆管上留有放水管(5)放出液化水，防止水流影响成雾效果；所述注氮管路(12)由矿上人员提前铺设到钻孔附近。
6.根据权利要求1所述的一种气液两相流防治疏放水后采空区遗煤自燃方法，其特征在于，所述s4中成雾系统运行前将氯化钙溶液过滤，防止沉淀物损坏细水雾喷嘴(4)，保证雾化效果需要调节成雾系统的运行参数，影响成雾效果的因素主要有气体和液体的流量及压力，参数设置如下：氮气的压力为0.5mpa，流量为120l/min；液体压力0.3mpa，溶液流量为1...
【专利技术属性】
技术研发人员：豆林，李龙，郭毛毛，朱向文，
申请(专利权)人：淮北矿业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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